Rats Immobilizasyon kaynaklı diz fleksiyon kontraktürü eğitim için mini-Invaziv Iç Fikmasyon tekniği
Summary
Burada, bir sıçan modelinde diz eklem immobilizasyonu için minimal invazif bir tekniği tarif etmek için bir protokol sunuyoruz. Bu tekrarlanabilir protokol, kas-Gap ayırma Modus ve mini-kesi beceri üzerine dayandırarak, elde edilen eklem kontraktürü altta yatan moleküler mekanizması incelemek için uygundur.
Abstract
Uzun süreli eklem immobilizasyonu ile sonuçlanan eklem kontraktürü, ortopedik olarak yaygın bir komplikasyondur. Şu anda, diz eklem mobilitesini kısıtlamak için iç fikrasyon kullanarak deneysel kontraktürü oluşturmak için yaygın olarak kabul edilen bir modeldir. Ancak, implantasyon uygulama kaçınılmaz hayvanlara cerrahi travma neden olacaktır. Daha az invaziv bir yaklaşım geliştirmeyi amaçlayan, biz cerrahi prosedür sırasında daha önce bildirilen mini kesi beceri ile bir kas boşluğu ayırma Modus kombine: Iki mini cilt kesikler lateral uyluk ve bacak üzerine yapılmıştır, kas-Gap performans izledi kemik yüzeyini açığa çıkarmak için ayırma. Sıçan diz eklemi, temel sinirlere veya kan damarlarına müdahale etmeden yaklaşık 135 ° diz fleksiyon ile önceden oluşturulmuş bir iç fikrezyon ile kademeli olarak immobilize edilmiştir. Beklendiği gibi, bu basit tekniği hayvanlarda hızlı postoperatif rehabilitasyona izin verir. İç fikreme doğru konumu, bir x-ray veya Micro-CT tarama analizi ile onaylandı. Hareket aralığı önemli ölçüde bu modelin etkinliğini gösteren kontralateral diz eklem gözlenen daha immobilize diz eklem kısıtlanmıştır. Ayrıca, histolojik analiz, zamanla posterior-üstün diz eklem kapsülü fibröz biriktirme ve yapışma gelişimini ortaya koydu. Böylece, bu mini-invaziv model immobilize diz eklem kontraktürü gelişimini taklit etmek için uygun olabilir.
Introduction
Eklem kontraktürleri, ishal edilen bir eklem1,2‘ nin pasif hareket aralığında (ROM) bir kısıtlama olarak tanımlanır. Eklem kontraktürü önlemek ve tedavi amaçlayan mevcut tedaviler bazı başarı elde ettik3,4. Ancak, elde edilen eklem kontraktür temel moleküler mekanizması büyük ölçüde bilinmeyen kalır5. Farklı sosyal topluluklardaki eklem kontrakmetinin etiyolojisi çok çeşitlidir ve genetik faktörler, travma sonrası Devletler, kronik hastalıklar ve uzun süreli hareketsizlik6‘ dan içerir. Elde edilen eklem kontraktürü7‘ nin gelişiminde hareketliliğin kritik bir sorun olduğu yaygın olarak kabul edilmektedir. Büyük eklem kontraktürü muzdarip insanlar sonuçta fiziksel özürlülük neden olabilir8. Böylece, elde edilen eklem kontraktürü potansiyel patofizyolojik mekanizmaları araştırmak için istikrarlı ve tekrarlanabilir bir hayvan modeli gereklidir.
Şu anda yapılı immobilizasyon kaynaklı diz eklem kontraktürü modelleri çoğunlukla non-invaziv alçı döküm, dış fikpasyonlar ve iç Fikretler kullanılarak elde edilir. Watanabe ve ark. sıçan diz eklemleri üzerinde sıva döküm immobilizasyon kullanımı olasılığı bildirdi9. Özel bir ceket giyerek, sıçan alt ekstremite ekleminin bir tarafı bir döküm tarafından immobilize edilir. Sıçan diz eklem herhangi bir cerrahi travma olmadan tamamen esnenmiş kalabilir10,11. Ancak, hem kalça ve ayak bileği eklem hareketleri de immobilizasyon bu formu etkilenir, hangi kuadriseps femoris veya gastroknemius12kas atrofisi derecesini artırabilir. Buna ek olarak, arka ekstremitelerin ödem ve tıkanıklığı, ayarlanabilir zaman noktalarında döküm değiştirilmesi ile kaçınılmalıdır, bu da hareketsizlik sürekliliğini etkileyebilir. Bir diz eklem kontraktür modeli kurulması için bir başka kabul yöntemi dış cerrahi fikrasyon kullanıyor. Nagai ve al. kombine Kirschner tel ve çelik tel harici bir fiksatör içine, yaklaşık 140 ° fleksiyon13diz eklem immobilize. Bu yöntemle, cilt Çizikleri önlemek için yüzeyi kapsayacak şekilde bir reçine kullanılır. Dış fiktasyon immobilizasyonu sağlam ve güvenilir olmasına rağmen14,15, perkütan Kirschner tel pin parçaları enfeksiyon riskini artırabilir16. Kendi deneyimimizde, dış fiktasyon tekniğinin kullanılması, şartların yalamak davranışında artış nedeniyle fareler günlük aktivitesini azaltabilir.
Alternatif olarak, Trudel et al. bir cerrahi iç fiksasyon dayalı sıçan diz ekleminde ortak kontraktürü iyi kabul modeli nitelendirdi17 (Bu yöntem Evans ve meslektaşları tarafından kullanılan bir değiştirildi18). Özellikle, bu yöntem cerrahi yaralar en aza indirmek için bir mini-kesi tekniği kullanarak önemini vurgular. Bu modelde eklem kontraktürü verimli gelişimi kanıtlanmıştır19. Ancak, kemik yüzeyini açığa çıkarmak için en az diseksiyon gerçekleştirme Protokolü hala belirsiz20. Ayrıca, vida delme olduğu kesin pozisyon tam olarak anlaşılır değildir. İç fiktasyonun subkutan veya subkaslı bir şekilde implantasyon hala tartışmalı21. Bu sorunları çözmek için, bu yöntemi, kemik yüzeyinin mini-invaziv bir maruz kalması ve implantasyon subkaslı bir kanal aracılığıyla yerleştirilmesi sağlayan uygun bir kas boşluğu ayırma Modus dahil ederek değiştirdik. Bu protokol ameliyat sonrası farelerde hızlı postoperatif rehabilitasyona yol açtı. Hayvanlar, histolojik analizden elde edilen kapsül yapışma morfolojik değişikliklerle tutarlı olan eklem immobilizasyonu sonrasında sınırlı bir ortak hareket yelpazesi geliştirdi. Ayrıca, X-Ray analizi veya Micro-CT analizi ile doğrulanarak delinmiş vidaların tam olarak olası bir konumunu tarif ediyoruz. Böylece, bu çalışmada bir mini-kesi yöntemi ile kombine bir kas-boşluğu ayırma Modus tarafından kurulan bir diz eklem kontraktürü modelinde minimal-invaziv bir teknik ayrıntılı olarak açıklamak amacıyla. Minimal invazif tekniklerin hem hayvan travmasını azaltabilir hem de eklem fleksiyon kontraktürü patolojik sürecini etkili bir şekilde taklit etmelerine inanıyoruz.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu çalışmada, ameliyattan sonra hayvanların hızlı postoperatif rehabilitasyonuna izin veren mini-invazif bir tekniği kullanarak adım adım diz eklem immobilizasyonu yöntemi ile aydınlatmak edilmesi amaçlanmıştır. Geleneksel olarak, kas-boşluk ayrımı yaklaşımının ortopedik cerrahide minimal invaziv bir teknik olduğu düşünülmektedir. Beklendiği gibi, Biz fareler normal bir diyet ve faaliyetler sadece bir gün postoperatif, önceki çalışma ile tutarlı geri dönebilirsiniz bulundu. Dahası, ame…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma Çin Ulusal Doğal Bilim Vakfı (No. 81772368), Guangdong Eyaleti doğal Bilim Vakfı (No. 2017A030313496) ve Guangdong Il bilim ve teknoloji planı projesi (No. 2016A020215225 tarafından hibe tarafından desteklenmektedir; No. 2017B090912007). Yazarlar Dr Fei Zhang, doktora Ortopedi Cerrahisi Bölümü, Sun Yat-sen Üniversitesi sekizinci bağlı hastane değişiklik sırasında onun teknik yardım için teşekkür ederiz.
Materials
| Anerdian | Shanghai Likang Ltd. | 310173 | antibacterial |
| Buprenorphine | Shanghai Shyndec Pharmaceutical Ltd. | / | analgesia |
| Carprofen | MCE | HY-B1227 | analgesia |
| Cross screwdriver | STANLEY | PH0*125mm | tighten the screws |
| Electric drill | WEGO | 185 | drill hole(with stainless steel drill 0.9mm;1.0mm) |
| Microsurgical instruments | RWD | / | Orthopaedic surgical instruments for animals |
| Neomycin | Sigma | N6386 | antibacterial |
| Sodium pentobarbital | Sigma | P3761 | anaesthetize |
| Stainless Steel screws | WEGO | m1.4*8; m1.2*6 | screw(part of internal fixation) |
| Syringe | WEGO | 3151474 | use for plastic plate(part of internal fixation) |
| μ-CT | ALOKA | Latheta LCT-200 | in vivo CT scan |
References
- Akeson, W. H., Amiel, D., Woo, S. L. Immobility effects on synovial joints the pathomechanics of joint contracture. Biorheology. 17 (1-2), 95-110 (1980).
- Trudel, G., Uhthoff, H. K., Brown, M. Extent and direction of joint motion limitation after prolonged immobility: an experimental study in the rat. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 80 (12), 1542-1547 (1999).
- Arsoy, D., et al. Joint contracture is reduced by intra-articular implantation of rosiglitazone-loaded hydrogels in a rabbit model of arthrofibrosis. Journal of Orthopaedic Research. , (2018).
- Glaeser, J. D., et al. Anti-Inflammatory Peptide Attenuates Edema and Promotes BMP-2-Induced Bone Formation in Spine Fusion. Tissue Engineering. Part A. , (2018).
- Fergusson, D., Hutton, B., Drodge, A. The epidemiology of major joint contractures: a systematic review of the literature. Clinical Orthopaedics and Related Research. 456, 22-29 (2007).
- Wong, K., Trudel, G., Laneuville, O. Noninflammatory Joint Contractures Arising from Immobility: Animal Models to Future Treatments. BioMed Research International. 2015, 848290 (2015).
- Clavet, H., Hebert, P. C., Fergusson, D., Doucette, S., Trudel, G. Joint contracture following prolonged stay in the intensive care unit. CMAJ : Canadian Medical Association Journal. 178 (6), 691-697 (2008).
- Dehail, P., et al. Joint contractures and acquired deforming hypertonia in older people: Which determinants?. Annals of Physical and Rehabilitation Medicine. , (2018).
- Watanabe, M., Kojima, S., Hoso, M. Effect of low-intensity pulsed ultrasound therapy on a rat knee joint contracture model. Journal of Physical Therapy Science. 29 (9), 1567-1572 (2017).
- Goto, K., et al. Development and progression of immobilization-induced skin fibrosis through overexpression of transforming growth factor-ss1 and hypoxic conditions in a rat knee joint contracture model. Connective Tissue Research. 58 (6), 586-596 (2017).
- Sasabe, R., et al. Effects of joint immobilization on changes in myofibroblasts and collagen in the rat knee contracture model. Journal of Orthopaedic Research. 35 (9), 1998-2006 (2017).
- Sakakima, H., Yoshida, Y., Sakae, K., Morimoto, N. Different frequency treadmill running in immobilization-induced muscle atrophy and ankle joint contracture of rats. Scandinavian Journal of Medicine & Science in Sports. 14 (3), 186-192 (2004).
- Nagai, M., et al. Contributions of biarticular myogenic components to the limitation of the range of motion after immobilization of rat knee joint. BMC Musculoskeletal Disorders. 15, 224 (2014).
- Matsuzaki, T., Yoshida, S., Kojima, S., Watanabe, M., Hoso, M. Influence of ROM Exercise on the Joint Components during Immobilization. Journal of Physical Therapy Science. 25 (12), 1547-1551 (2013).
- Kaneguchi, A., Ozawa, J., Kawamata, S., Yamaoka, K. Development of arthrogenic joint contracture as a result of pathological changes in remobilized rat knees. Journal of Orthopaedic Research. 35 (7), 1414-1423 (2017).
- Hargreaves, D. G., Drew, S. J., Eckersley, R. Kirschner wire pin tract infection rates: a randomized controlled trial between percutaneous and buried wires. Journal of Hand Surgery. 29 (4), 374-376 (2004).
- Trudel, G. Differentiating the myogenic and arthrogenic components of joint contractures. An experimental study on the rat knee joint. International Journal of Rehabilitation Research. 20 (4), 397-404 (1997).
- Evans, E. B., Eggers, G. W. N., Butler, J. K., Blumel, J. Experimental Immobilization and Remobilization of Rat Knee Joints. Journal of Bone and Joint Surgery. 42 (5), 737-758 (1960).
- Hagiwara, Y., et al. Expression patterns of collagen types I and III in the capsule of a rat knee contracture model. Journal of Orthopaedic Research. 28 (3), 315-321 (2010).
- Trudel, G., Uhthoff, H. K. Contractures secondary to immobility: is the restriction articular or muscular? An experimental longitudinal study in the rat knee. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 81 (1), 6-13 (2000).
- Hagiwara, Y., et al. Increased elasticity of capsule after immobilization in a rat knee experimental model assessed by scanning acoustic microscopy. Upsala Journal of Medical Sciences. 111 (3), 303-313 (2006).
- Adelsperger, A. R., Bigiarelli-Nogas, K. J., Toore, I., Goergen, C. J. Use of a Low-flow Digital Anesthesia System for Mice and Rats. Journal of Visualized Experiments. (115), (2016).
- Trudel, G., O’Neill, P. A., Goudreau, L. A. A mechanical arthrometer to measure knee joint contracture in rats. IEEE Transactions On Rehabilitation Engineering. 8 (1), 149-155 (2000).
- Campbell, T. M., et al. Using a Knee Arthrometer to Evaluate Tissue-specific Contributions to Knee Flexion Contracture in the Rat. Journal of Visualized Experiments. (141), (2018).
- Moriyama, H., et al. Alteration of knee joint connective tissues during contracture formation in spastic rats after an experimentally induced spinal cord injury. Connective Tissue Research. 48 (4), 180-187 (2007).
- Onoda, Y., et al. Joint haemorrhage partly accelerated immobilization-induced synovial adhesions and capsular shortening in rats. Knee Surgery, Sports Traumatology, & Arthroscopy. 22 (11), 2874-2883 (2014).
- Trudel, G., Jabi, M., Uhthoff, H. K. Localized and adaptive synoviocyte proliferation characteristics in rat knee joint contractures secondary to immobility. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 84 (9), 1350-1356 (2003).
- Jiang, S., et al. Endoplasmic reticulum stress-dependent ROS production mediates synovial myofibroblastic differentiation in the immobilization-induced rat knee joint contracture model. Experimental Cell Research. 369 (2), 325-334 (2018).
- Pithioux, M., et al. An Efficient and Reproducible Protocol for Distraction Osteogenesis in a Rat Model Leading to a Functional Regenerated Femur. Journal of Visualized Experiments. (128), (2017).
